無縫鋼管穿孔軋制

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. 不銹鋼無縫鋼管 穿孔軋制 工 程 技 術(shù) 教 材 目 錄 一、鋼、鋼管、鋼管軋機(jī)及穿孔機(jī)的分類 2---5 二、曼氏穿孔機(jī)的穿孔原理 6----8 三、不銹鋼無縫鋼管斜軋穿孔的工作特點(diǎn) 9----11 四、穿孔荒管缺陷的產(chǎn)生與注意事宜（不銹鋼） 12----15 一、 鋼、鋼管、鋼管軋機(jī)及穿孔機(jī)的分類 1、 鋼分類 1.1按化學(xué)成分分類：非合金鋼、低合金鋼、合金鋼。我們這里講到的不銹鋼屬于合金鋼中“特殊質(zhì)量合金鋼”中的“不銹、耐腐蝕和耐熱鋼”。 不銹鋼按金相組織一般分為：馬氏體（例：1Cr13-410）、鐵素體(例：1Cr17-430) 、奧氏體(例：1Cr17Mn6Ni5-201、1Cr17Ni7-301、0Cr18Ni9-304)、奧氏體+鐵素體雙相鋼(00Cr25Ni6Mo2N-SUS329JE)、沉淀硬化不銹鋼。 馬氏體和鐵素體型的鉻不銹鋼，俗稱“不銹鐵” 1.2鋼產(chǎn)品分類：鋼的工業(yè)產(chǎn)品、鋼的其他產(chǎn)品 鋼的工業(yè)產(chǎn)品分類： A、 初級產(chǎn)品---------液態(tài)鋼或鋼錠 B、 半成品------------有軋制或鍛造鋼錠獲得 C、 軋制成品和最終產(chǎn)品 D、 鍛制條鋼 實(shí)際關(guān)聯(lián)較多的：（1）條鋼 （2）盤條 （3）扁平產(chǎn)品 （4）鋼管（彎曲度5mm/米）：無縫鋼管、焊管。中空型材、中空棒材。 2、鋼管分類：無縫鋼管、焊管 無縫鋼管：由鋼錠、管坯或鋼棒穿孔制成的沒有縫的鋼管。用鑄造方法生產(chǎn)的管子稱鑄鋼管。 在無縫鋼管中是按用途及材料綜合分類的，按材料分為碳鋼和不銹鋼（習(xí)慣叫法，不是國際分類） 在不銹鋼無縫鋼管中，國內(nèi)主要有以下一些（按標(biāo)準(zhǔn)號順序排列） GB/T3089 不銹耐酸極薄壁無縫鋼管 GB/T3090 不銹鋼小直徑無縫鋼管 GB/T13296 鍋爐、熱交換器用不銹鋼無縫鋼管 GB/T14975 結(jié)構(gòu)用不銹鋼無縫鋼管 GB/T14976 流體輸送用不銹鋼無縫鋼管 3、鋼管軋機(jī)及穿孔機(jī)的分類 對于碳鋼管、無縫鋼管的生產(chǎn)方式既有共同的，也有各自特點(diǎn)。 我國無縫鋼管生產(chǎn)始于1953年，在鞍鋼由前蘇聯(lián)援建的140自動軋管機(jī)組。 3.1無縫鋼管的生產(chǎn)方式大致有以下幾種： 3.1.1自動軋管機(jī)組 3.1.2連軋管機(jī)組 3.1.3周期軋管機(jī)組（皮爾格） 3.1.4三輥軋管機(jī)組 3.1.5頂管機(jī)組CPE 3.1.6擠壓鋼管機(jī)組（加熱、水壓穿孔、再加熱、擠壓、定徑及精整）。 無縫鋼管機(jī)組通常是以中間延伸機(jī)組的名稱來命名的 無縫鋼管生產(chǎn)的基本工藝程序： A、 坯料準(zhǔn)備（不銹鋼：剝皮、檢查、修磨、切斷、打定心空） B、 管坯加熱 C、 穿孔 D、 軋管（延伸） E、 再加熱與定減徑 F、 精整、檢查、包裝入庫 對于D、E兩道則是冷拔、冷軋等工序 4、穿孔機(jī)的分類 管坯穿孔主要有：壓力穿孔（擠壓機(jī)組）、推軋穿孔（P.P.M）、斜軋穿孔。 斜軋穿孔應(yīng)用最為廣泛，現(xiàn)介紹軋鋼專業(yè)的幾種軋制方法 （1） 縱軋----金屬軋件延伸方向，以及金屬運(yùn)動的方向與軋輥圓周的速度方向是一致的，金屬只有直線運(yùn)動。 （2） 橫孔-----金屬主要流動方向垂直于軋輥圓周速度方向，軋件只有旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，例如：車輪軋機(jī) （3） 斜軋-----金屬主要流動方向與軋輥圓周速度方向構(gòu)成一定的角度軋件的運(yùn)動是一面旋轉(zhuǎn)一面前進(jìn)。 區(qū)分了縱軋、橫軋、斜軋之后，看“斜軋穿孔”機(jī)型分類 斜軋穿孔機(jī)：二輥式穿孔機(jī)（配導(dǎo)板的、配導(dǎo)輥的、配導(dǎo)盤的）、三輥式穿孔機(jī) 還有按軋輥形狀分類（主要是二輥式） 即：桶形軋輥、蘑菇形軋輥（菌式）、盤形軋輥。 這其中，應(yīng)用最多的是桶形軋輥、配導(dǎo)板的穿孔機(jī)，即曼乃斯曼穿孔機(jī)。溫州地區(qū)幾乎全是這種穿孔機(jī)。 其他二輥穿孔機(jī)：狄塞爾穿孔機(jī)、阿克穿孔機(jī) 三棍穿孔機(jī)：阿塞爾穿孔機(jī)、特朗斯瓦爾穿孔機(jī)。 二、二輥斜軋穿孔機(jī)（曼氏）的工作原理 曼氏穿孔機(jī)穿孔過程（圖示1） （圖示2） 圖示1圖解： 區(qū)段Ⅰ稱作一次咬入?yún)^(qū)也叫頂頭前壓縮區(qū) 區(qū)段Ⅱ稱作穿孔區(qū) 區(qū)段Ⅲ稱作展軋區(qū)，也叫輾軋區(qū) 區(qū)段Ⅳ稱作展圓區(qū)，也叫規(guī)圓區(qū) 加熱好的圓管坯被汽缸推桿推入穿孔機(jī)，管端與軋輥在a點(diǎn)接觸，由于軋輥有一個8的傾角（一般稱之為前進(jìn)角β），所以管坯便被軋輥咬入，這次的咬入稱作一次咬入。管坯開始旋轉(zhuǎn)并前進(jìn)。由于軋輥又有一個2.5~3的輥面角，即形成一個喇叭狀的開口，管坯在前進(jìn)中被逐步加大了壓縮量。 管坯螺旋前進(jìn)，直到碰到置于軋輥中心左側(cè)一定位置的頂頭。 這一段我們稱之為頂頭前壓縮區(qū)，在此區(qū)域，金屬一部分橫向流動，向輥縫間流去，遇到導(dǎo)板被阻止，由于導(dǎo)板距大于輥間距而使坯料變橢圓，一部分（主要是外層金屬）分層次地軸向延伸，向前跑，在坯料的前端形成一個喇叭形的凹窩。凹窩和定心孔便于管坯與頂頭尖部的“對準(zhǔn)”。管坯端面前進(jìn)至b點(diǎn)，遇到頂頭后，頂頭可以隨坯料進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，但是限制坯料的軸向前進(jìn)。 只要在一次咬入?yún)^(qū)內(nèi)有足夠的壓縮量，有8傾角的軋輥便會對坯料產(chǎn)生足夠的拽入力，那么管坯便被頂頭“頂通”了，即有實(shí)心圓坯變成了空心荒管，也就是進(jìn)行了穿孔。 經(jīng)過b點(diǎn)，也叫二次咬入。 從b點(diǎn)至c點(diǎn)這一段，頂頭與軋輥的縫隙是由厚變薄（由軋輥輥型和頂頭形狀在設(shè)計時便計算好的），因此荒管壁厚是逐步減少的。 C點(diǎn)至d點(diǎn)的Ⅲ段，頂頭和軋輥之間的縫隙是均勻的，在此段荒管被碾軋，使得壁厚尺寸的精度，內(nèi)外表面質(zhì)量得以改善和保證。起到了勻整作用。 荒管經(jīng)過d點(diǎn)之后，內(nèi)壁已超出了頂頭，此時軋輥把橢圓形的荒管轉(zhuǎn)軋成圓形，所以也叫規(guī)圓。 下面簡述導(dǎo)板在穿孔過程中的工作情況。 一次咬入時，管坯僅被下導(dǎo)板托一下，不受導(dǎo)板限制，否則由于此時拽入力還小若受導(dǎo)板限制，很容易產(chǎn)生咬不入。 在坯料進(jìn)入Ⅰ區(qū)后，即一次咬入后，前進(jìn)某一距離便和導(dǎo)板也接觸，與導(dǎo)板接觸過早，導(dǎo)板對管坯前進(jìn)產(chǎn)生阻力，特別是到達(dá)b點(diǎn)，坯端遇到頂頭時，頂頭也產(chǎn)生阻力，容易產(chǎn)生前卡，不能實(shí)現(xiàn)二次咬入，不能進(jìn)行穿孔。但是與導(dǎo)板接觸過晚，坯料的橢圓變形較大，對于不銹鋼來講有時不利的，容易產(chǎn)生中心疏松、孔腔，即我們所說的內(nèi)裂，所以要有合理的導(dǎo)板形狀和合適的導(dǎo)板距離，使得導(dǎo)板在合理的位置開始與被壓縮的實(shí)心管坯接觸。在Ⅱ區(qū)，管坯心部的“肉”被擠向周邊，此時導(dǎo)板的作用相當(dāng)重要，它控制著橫向的變形，其與軋輥、頂頭共同構(gòu)成一個環(huán)型的孔型使得穿孔過程能夠進(jìn)行。 在Ⅲ區(qū)導(dǎo)板起著同樣的作用。 在Ⅳ區(qū)，外壁先脫離導(dǎo)板，荒管內(nèi)壁脫離頂頭，在軋輥間被規(guī)圓從而完成穿孔過程。如果在此區(qū)間毛管仍與導(dǎo)板接觸，則荒管易被“夾扁”。在任何情況下，導(dǎo)板間距都是大于軋輥間距，否則將無法穿孔。正因?yàn)槿绱?，荒管在穿孔過程中是橢圓的，也正因此，荒管在規(guī)圓后，其內(nèi)徑尺寸大于頂頭尺寸，即使在溫度降低收縮尺寸后，仍大于頂頭尺寸，荒管才得以從頂頭、頂桿中“脫出”。 通過對穿孔過程的細(xì)化分析，我們知道，穿孔變形受軋輥、導(dǎo)板、頂頭的尺寸與形狀影響（設(shè)計時決定的），以及輥間距、導(dǎo)板距、頂頭位置的影響（現(xiàn)場調(diào)整決定的）。目前我們大部分穿孔機(jī)的軋輥傾角是：α=8，輥面角：β=3（2.5），導(dǎo)板和頂頭也都有較為定型的尺寸或樣板 現(xiàn)場調(diào)整便是穿孔過程的一個重要環(huán)節(jié)，在穿孔調(diào)整中用到下面一些公式和參數(shù)： 荒管外徑：D 管坯直徑: Do 軋制帶寬： K 軋輥壁厚：S 輥間距： B 導(dǎo)板距： A 軋輥輥面角：α 導(dǎo)板出口角：α1 頂頭伸出量：C（伸出軋制中心） 1、延伸系數(shù)：μ=DO2/〔4S（D-S）〕（μ=坯截面積/管截面積）（不計燒損） 2、總壓縮系數(shù)：U=〔(Do-B)/Do〕100%（U=9%~18%,厚壁管、不銹鋼管取小值） 3、頂頭前壓縮量：Uo=｛〔Do-B-2(C-K/2)tgα〕/Do｝100% （4%~7%） 4、橢圓度：θ=（A+2t.tgα1）/B 二、 不銹鋼無縫鋼管穿孔中的工作特點(diǎn) 不銹鋼由于其自身的一些物理、機(jī)械、成分等特殊的性能，在穿孔生產(chǎn)中便需適應(yīng)其性能特點(diǎn)而在工藝上相應(yīng)的措施。 1、 備料 1.1不銹鋼管坯一般采用片砂輪切割或帶鋸鋸切，而不宜采用剪切和火焰切割 1.2不銹鋼管坯一般需進(jìn)行剝皮檢查，防止和減少表面缺陷 1.3一般需進(jìn)行冷定心（打定心孔） 1.4管坯的來源應(yīng)當(dāng)有足夠的壓縮比，應(yīng)比碳鋼大。 2、加熱 2.1加熱爐內(nèi)氣氛應(yīng)當(dāng)是弱氧化性的，即二次風(fēng)的供氧量略有多余。這樣，一方面可減少鋼坯表面氧化的程度，另一方面可防止鋼坯表面增碳，這一點(diǎn)是很重要的。這個問題在以后的鋼管退火、固溶處理也應(yīng)注意。有的管子表面去油不凈，進(jìn)爐后表面增碳，對于一些超低碳鋼種（如304L、316L）便會碳超標(biāo)而致廢。 2.2不銹鋼常溫下導(dǎo)熱系數(shù)?。磦鳠崧蛎浵禂?shù)大，所以應(yīng)當(dāng)在爐內(nèi)有較長的預(yù)熱時間。即加熱初期，管坯的升溫速度宜慢些，以防產(chǎn)生熱裂紋。 2.3當(dāng)坯溫超過850℃后，不銹鋼的導(dǎo)熱性和塑性迅速增加，此時應(yīng)當(dāng)快速加熱，并在均熱段短時間均熱。 2.4不銹鋼在高溫段停留的時間不能太久，正常穿孔時要把握“放鋼”的節(jié)拍，機(jī)器、工具處理事項(xiàng)時，要把握鋼坯駐爐的時間及爐內(nèi)溫度的調(diào)節(jié)。這是因?yàn)槲覀兂Ｓ玫膴W氏體不銹鋼在高溫時會產(chǎn)生α相，即生成鐵素體，α相超過一定比例后，金屬熱塑性急劇下降，嚴(yán)重時，將導(dǎo)致穿孔無法進(jìn)行。即使在950℃，長期保溫時，也會產(chǎn)生α相，也會降低鋼的塑性。而且，高溫及長時保溫還會使內(nèi)部晶粒粗大。 2.5不銹鋼穿孔的工作溫度范圍相對而言是比較窄的，2.4講到高了不行，但低了也不行，溫度偏低，鋼的塑性降低是一個方面，另一方面變形抗力會大許多。而我們知道，正常溫度下，不銹鋼的變形抗力就比較大，再增大許多，就不能正常穿孔了。所以要把握好管坯的溫度范圍。 3、穿孔參數(shù)的調(diào)整 3.1總壓縮系數(shù)：U=〔（Do-B）/Do〕100%，由于不銹鋼的熱變形能力較差，所以U值不能大，一般在4.5%~5.5%，否則容易中心疏松而發(fā)生內(nèi)裂。但頂頭前壓縮量太小，又會由于咬入力小，在穿孔中不穩(wěn)定，出現(xiàn)二次咬不入或者造成前卡。 3.2橢圓度：θ=(A+2t . tgα1 )/B也不能大，一般在1.07~1.08（不能超過1.1）。也是由于不銹鋼的熱塑性較差，為減少拉應(yīng)力而采用小的橢圓度。 3.3對于不銹鋼宜采用擴(kuò)徑穿孔，一般荒管外徑比管坯直徑大5%~10%，這是因?yàn)椴讳P鋼的寬展較大，在穿孔中擴(kuò)徑量也較大。 3.4選用適當(dāng)?shù)?、較低的穿孔速度。適宜的軋輥轉(zhuǎn)速會減少鋼坯與軋輥之間的滑移，改善咬入，穿孔升溫也不太高，有利于提高毛管質(zhì)量。在實(shí)際生產(chǎn)中，廠家為了增加軋輥的使用壽命------即軋輥重車次數(shù)，便加大軋輥直徑。但要講究一個“度”。加軋輥直徑，便加大了軋輥的線速度（我們的設(shè)備都是交流電機(jī)傳動，固定轉(zhuǎn)速；軋輥前進(jìn)角β=8也是固定的），當(dāng)增大到一定程度時，由于穿孔速度的偏高而會影響到鋼管的穿孔質(zhì)量，必要時應(yīng)減少軋輥的原定轉(zhuǎn)速來適應(yīng)。 3.5鉬頂頭的涂玻璃粉潤滑和穿孔時軋輥間冷卻水量的控制等也是要認(rèn)真對待的。 三、 穿孔荒管缺陷的產(chǎn)生與注意事項(xiàng)（對于不銹鋼類） 1、 鋼管外表缺陷的控制 不銹鋼荒管外表面缺陷主要有以下幾種： 1.1外折疊、發(fā)紋，除由于鋼材質(zhì)量的原因之外，管坯在加熱時升溫過快易引發(fā)熱裂紋，導(dǎo)板表面不良也會刮傷。 1.2表面壓痕：主要是軋輥或鋼管本身粘有異物所致。 1.3較重的螺旋壓痕：一方面是由于軋制工具磨損嚴(yán)重后所致，另一個原因便是軋輥的規(guī)圓段輥長不足而形成。 2、鋼管內(nèi)表面缺陷的控制 2.1鋼管的內(nèi)折疊和內(nèi)裂紋 這是不銹鋼穿孔生產(chǎn)最常見到的問題，缺陷有時在管頭，有時在管尾，有時在某一段，有時是通長都有。要針對具體生成的原因來應(yīng)對。 2.1.1由于圓坯在頂頭前壓縮區(qū)Ⅰ中已形成了疏松空腔，內(nèi)折疊可能是通長或成段的斷續(xù)。 而形成空腔的原因很多，主要?dú)w納如下： 1) 鋼的自然屬性-------主要是材料的“穿孔性能” A、 材料品種 B、 鋼的純凈度、夾雜物多少與形態(tài)、偏析等，煉鋼、澆鑄、冷卻等因素。 C、 軋鋼過程溫度控制、壓縮比-------晶粒度大小 2）頂頭前壓縮量，這個量要適當(dāng)。小了，拽入力不夠；大了，變形不均勻性增加，易形成空腔。壓縮段不宜太長，反復(fù)次數(shù)過多時，易裂。與頂頭前伸量也有關(guān)。 3）調(diào)整參數(shù)中的橢圓度-------導(dǎo)板距是重要因素，而導(dǎo)板若太小又容易包頂頭，脫不出管。 4）加熱制度---------加熱由線要合理。 5）定心孔不良，會造成管子頭部端一段內(nèi)裂。 6）頂頭磨損及尖部熔損等工具不良所致。 根據(jù)缺陷狀況，分析其產(chǎn)生的原因，便可找到對應(yīng)的解決辦法。 2.2嚴(yán)重內(nèi)螺紋 主要是頂頭設(shè)計不合理，或者頂頭磨損嚴(yán)重而產(chǎn)生。 其他的尺寸方面的缺陷，例如：直徑大小、壁厚超差及均勻性等問題，相對比較好處理，就不再一一解說了。您好，歡迎您閱讀我的文章，本W(wǎng)ORD文檔可編輯修改，也可以直接打印。閱讀過后，希望您提出保貴的意見或建議。閱讀和學(xué)習(xí)是一種非常好的習(xí)慣，堅(jiān)持下去，讓我們共同進(jìn)步。 .